Великите европейци - Вернер Хайзенберг

Изведнъж квантът започва да служи прекрасно, например, за да обозначи нещо, което се вижда експериментално – електронния облак. Датчанинът Нилс Бор вече е развил идеята за стационарните състояния на електрона, но опитите бързо показват - даден електрон никога не се наблюдава на точно определено място, а винаги е в „облак”, тоест, обгърнат е в енергия, която не може да се раздели на по-малки порции или кванти. Това означава, че едновременно електронът е и тук, и там, и навсякъде в облака. Едновременно е навсякъде - не знам дали вече ви се зави достатъчно свят, затова ще добавя още. Според квантовата механика например един електрон не просто може, а и реално минава през два процепа едновременно. Или - квантовата механика твърди, че нищото всъщност е нещо като поле от нищо, сред което, също като картофи на нивата, се появяват и изчезват елементарни частици. 

Разликата с картофите е, че частиците никой не ги засажда, а възникват по собствено хрумване. Не викайте – айде, бе!, защото е доказано така – материята се самозаражда от нищото. Знам, не е лесно да се разбере, но, това е положението – по-лесно няма как. А първоначалният принос на Хайзенберг за изясняване на цялата тази каша е, че той подхожда към нея, като използва само наблюдаеми величини и въвежда незаменяемите матрици. Прави го само на базата на физически основания, тъй като не е запознат с онези матрици, с които математиците се забавляват по същото време. Няма да навлизам и в това обаче, защото ще стане страшно. На самия Хайзенберг теорията на матриците му обяснява Макс Борн, професорът му в университета в Гьотинген. Борн  дори лично занася в списание Zeitschrift für Physik статията на 23-годишния си студент, от която започват най-големите, наистина изумителни открития в модерната физика.

Пинк Флойд, На живо от Помпей

Нилс Бор е въодушевен от идеята на Хайзенберг и скоро излиза с математическа обосновка и развитие на тази основа на квантовата физика. След Бор и други дават принос в изумителната нова физика – Зомерфелд, Макс Борн, Волфганг Паули, Дирак, Джон фон Нойман. Самият Хайзенберг продължава да работи, като прави и най-известният си, поне сред широката публика, принос – принципа на неопределеността. ;

Този принцип е толкова известен, че дори подлежи на шеги. Скоро видях карикатура, която изобразява надгробен кръст с надпис „Тук почива Вернер Хайзенберг”, а текстът отдолу гласи: „Може би”. Както и цялата квантова механика, принципът на неопределеността се отнася до физични обекти, които са по-малки от атома, тъй наречените „елементарни частици”. Това определение е малко иронично, ако се имат предвид съвсем не елементарните главоболия, които те създават на физиците, но както и да е. Важното е да си представим една частица като футболна топка, която се движи почти със скоростта на светлината. И принципът на Хайзенберг, доказан много пъти оттогава, е, че ако измерим точно къде се намира топката, не можем да измерим заедно с това и нейния импулс.

 И обратно. А вина за това има и наблюдателят, който със самото си наблюдение влияе на резултата и го прави неопределен. От нормална гледна точка, тази неопределеност не стои добре сред точна наука като физиката. Дори самият Айнщайн изпитва вътрешна съпротива срещу принципа на Хайзенберг и му посвещава прочутата си реплика - „Бог не играе на зарове”. Само че изобщо не е така - близо столетното вече развитие на квантовата физика показва, че нейните резултати са изключително точни, макар основани изцяло на статистически прогнози. Самият Хайзенберг обаче има ясното съзнание и още в началните времена си дава сметка, че човешкият език не може да опише съвсем разбираемо ситуацията с квантовата физика. Това казва той в едно интервю от 1970 година, проведено в института Макс Планк:

Хайзенберг, глас, интервю

Това е гласът на Вернер Хайзенберг. Тук той е вече на 70 и дава няколко часово интервю, в което започва със спомени от детството и стига до последните си активни години, когато се занимава с ядрени реакции и физика на плазмата. Всъщност, малко странно изглежда, но е факт – въпреки че е изключително целеустремен и насочен към науката човек, Хайзенберг има много истории за разказване и в чисто житейски план. Той е роден през 1901 година във Вюрцбург, Германия. 

Няма много информация за ранните му години, но на 12 вече се интересува силно от математика и физика. Човек би очаквал по-скоро да се отдаде на хуманитарните науки, като се има предвид, че баща му е изтъкнат немски професор по византология и древни езици. Но момчето избира собствен път и учи точни науки в Мюнхен и Гьотинген. Той е типичен представител на онова, което си представяме, когато се каже, че някой се занимава с теоретична физика. Дотолкова е истински теоретик, че когато при защитата на докторската дисертация някой от изпитващите случайно подхвърля въпроса как работи обикновената батерия, оказва се, че Хайзенберг не знае. 

Въпреки това обаче на 23 прави големия си принос за квантовата механика, а на 30 получава и Нобеловата награда за това. Междувременно, на един концерт се запознава с Елизабет Шумахер, три месеца по-късно се женят и скоро се появяват близнаците. Те са повод известният физик Волфганг Паули, колега и приятел на Хайзенберг, да го поздрави с „двойното сътворение” - алюзия за раждането на елементарните частици, които се появяват в  двойката частица-античастица. След близнаците, освен много физика, в следващите 12 години Хайзенберг продължава да твори и много деца – още цели пет. Великият физик е известен също и като силно религиозен човек. Семейството му е лутеранско и той носи вярата си цял живот. Дори, за ужас на мнозина, които изобщо не могат да си представят как някой е способен да съчетае здравите научни принципи с религиозната вяра, Хайзенберг е известен със знаменитата си фраза: „Първите глътки от науката те правят атеист, но на дъното на чашата те очаква Бог”.

Пинк Флойд, На живо от Помпей

Най-драматичните и най-оспорвани епизоди от живота на Хайзенберг са от времето на нацизма в Германия и работата му за нацисткия режим. Историите са нееднозначни. Например, за около година Хайзенберг е разследван от Гестапо, след като във вестника на СС излиза статия, в която той е наречен „бял евреин”. 

Така в Германия фанатичните нацисти наричат немците, които се държат или говорят като евреи, сътрудничат или са приятели с евреи, помагат на евреи. Нещо повече, те гледат с подозрение на самата теоретична физика, защото, казват, тя е плод на еврейски заговор, а на фюрера му трябва практическа, не теоретична физика. С мека съпротива Хайзенберг устоява на този сблъсък. В един момент самият Химлер пише на групенфюрер Хайдрих, който явно е пряко отговорен за „аферата Хайзенберг”, както е известна историята, че „не можем да си позволим да загубим Хайзенберг или да го накараме да замлъкне, защото той е полезен за обучението на поколения нови немски учени”. 

През войната Вернер Хайзенберг наистина продължава преподавателската си работа, но и участва в различни военни програми. Най-значима от тях е създаването на ядрен реактор. Да, както става ясно после, той и колегите му в Германия, не разработват атомната бомба, защото лично Хайзенберг убеждава властта, че, заради свързаните с нея трудности, на този етап тя е безперспективна. Вместо това иска и получава финансиране за разработването на ядрен реактор. Има един епизод от войната, когато Хайзенберг отива на конференция в неутрална Швейцария, там се запознава с добре подготвен млад американски физик, двамата си говорят цяла вечер и вървят заедно към хотела. 

Едва после Хайзенберг разбира, че младежът държи в джоба си пистолет и има задача да го застреля, ако покрай разговора дори само за миг се усъмни, че известният учен разработва атомна бомба за нацистите. Е, великият физик Вернер Хайзенберг все пак не умира тогава нито от приятелски, нито от вражески от куршум, а на 75 години от рак. Подозирам, че досега би ни изпратил от отвъдното повече информация за квантовите събития там, но откритият от него принцип на неопределеността не му позволява да го стори. Може би.

Пинк Флойд, На живо от Помпей